Schutz nach Maß

Von Heike Kampe in: Forschungsfelder – Magazin für Ernährung und Landwirtschaft, hrsg. v. BMEL, Heft 2/2021 (Juni), Seite 18–23 (PDF) – (Titel des Heftes: „Eine Kunst für sich. Gemüse und Obst im Fokus der Forschung“)

Sie stechen, bohren, saugen und knabbern – Pflanzenschädlinge vermehren sich in Gemüse- und Obstkulturen rasant und können ganze Ernten vernichten. Insektizide schützen die Pflanzen, haben aber negative Auswirkungen auf die Umwelt. Es gibt jedoch zunehmend Alternativen, die umweltfreundlich und effektiv sind.

Er ist nur wenige Millimeter groß, unscheinbar grün – und im Obstanbau gefürchtet: Der Sommerapfelblattsauger ernährt sich von Pflanzensaft aus den frischen Trieben von Apfelbäumen. Wenn die Tiere, die hervorragend springen können und deshalb auch Blattflöhe heißen, sehr zahlreich auftreten, wachsen Blätter und Blüten schlecht und können sogar absterben. Doch das Insekt ist noch aus einem weiteren Grund ein unwillkommener Gast auf Obstplantagen. Es überträgt die Apfeltriebsucht, die jedes Jahr in Europa Schäden im dreistelligen Millionenbereich verursacht. „Ein erkrankter Baum treibt unkontrolliert aus, erhält einen besenartigen Wuchs und produziert nur noch wenige Zwergfrüchte“, erklärt Dr. Jürgen Gross vom Julius-Kühn-Institut (JKI) für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau in Dossenheim [siehe Förderprojekt KlimaKom]. Der Entomologe ist dem Sommerapfelblattsauger schon seit Jahren auf der Spur und sucht nach Wegen, wie man das Insekt und damit auch die Apfeltriebsucht ohne chemische Insektizide bekämpfen kann. Die eigentlichen Verursacher der Apfeltriebsucht sind zellwandfreie Bakterien – sogenannte Phytoplasmen. Einmal in die Pflanze gelangt, lassen sich diese Mikroorganismen nur sehr schwer bekämpfen. „Die Landwirte können den Baum dann nur noch roden und verbrennen“, so Gross. Wenn ein Baum befallen ist und sich ein Apfelblattsauger darauf niederlässt, nimmt er die Bakterien über den Pflanzensaft auf. Fliegt das Insekt mit seinen blinden Passagieren zum nächsten Baum, infiziert es auch diesen. Rasch kann sich die Krankheit so im Bestand ausbreiten – für die Apfelbäuerinnen und -bauern eine Katastrophe. Denn damit verlieren sie nicht nur die Ernte, sondern auch die Obstanlage.

„Attract and kill“: Nach diesem Prinzip funktioniert die Lockstofffalle, mit der das Team des JKI Schädlinge erst durch einen bestimmten Geruch anzieht und dann tötet. Photo: © Jürgen Gross (JKI)

Gegen Schädlinge anduften

In den Anbaugebieten Südtirols wird der Sommerapfelblattsauger mit bis zu zehn Anwendungen pro Saison mit Insektiziden bekämpft. In Deutschland allerdings gibt es seit einigen Jahren kein Pflanzenschutzmittel mehr, das zur Bekämpfung des Sommerapfelblattsaugers zugelassen ist. Jürgen Gross und sein Forschungsteam vom JKI sind auf der Suche nach alternativen Bekämpfungsmethoden – und waren bereits erfolgreich. Ihre Untersuchungen zeigen, dass spezielle Duftstoffe dabei helfen können, den Sommerapfelblattsauger in Schach zu halten. Seit 2017 entwickeln die Forscherinnen und Forscher mit Unterstützung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft [BMEL] und mit Partnern aus Forschung und Industrie praxistaugliche Strategien für einen umweltfreundlichen Pflanzenschutz. Dabei machen sie sich eine besondere Vorliebe der Sommerapfelblattsauger zunutze. Diese überwintern auf Nadelbäumen und steuern erst im Frühjahr Apfelbäume an, um dort ihre Eier abzulegen. Die frisch geschlüpften Insekten wachsen auf dem Apfelbaum heran und werden nach einigen Wochen von einem Duftstoff angezogen, den nur mit Apfeltriebsucht infizierte Bäume absondern. Diesen kranken Apfelbäumen statten die Insekten einen Besuch ab und nehmen dort den Erreger auf – kurz bevor sie zum Überwintern wieder auf die Nadelbäume umziehen. Nach dem Winter wirkt der Mechanismus umgekehrt: Nun bevorzugen die Tiere gesunde Apfelbäume und überbringen so im Frühjahr ihre krank machende Fracht auf neue Bäume.

Beta-Caryophyllen heißt der Lockstoff, den die infizierten Bäume produzieren und damit neue Blattflöhe anziehen. Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Professor Anant Patel, einem Formulierer an der Fachhochschule Bielefeld, entwickelt das Team des JKI winzige Kapseln, die diesen Lockstoff enthalten. Doch damit nicht genug. „Attract and kill“ – also anlocken und töten – heißt das Prinzip, mit dem der Sommerapfelblattsauger dezimiert werden soll. Neben den biologisch komplett abbaubaren Kapseln, die im Frühjahr an ausgewählten Stellen der Plantagen versprüht werden und dort an den Blättern der Bäume haften bleiben, bringen die Forscherinnen und Forscher weitere Kapseln mit einem Pilz aus. Dieser befällt die angelockten Insekten und tötet sie innerhalb weniger Tage.

Noch feilt das Forschungsteam an den Feinheiten der Methode und probiert aus, wie Duftstoff und Pilz so effektiv wie möglich zusammenwirken können. Der Charme dieser Strategie liegt für Jürgen Gross vor allem darin, dass sie hochspezifisch wirkt. Der verwendete Pilz aus der Gruppe der Fliegentöterpilze ist nur für die Blattsauger tödlich und beeinträchtigt keine weiteren Insektenarten. In einer Freilandstudie, die zusammen mit der Universität Kopenhagen in Dänemark durchgeführt wurde, fingen die Forscherinnen und Forscher Tausende Blattsauger und fanden drei Exemplare, die mit dem bis dahin unbekannten Pilz infiziert waren. Dieser wurde in einem aufwendigen Prozess isoliert, im Labor vermehrt und schließlich auf künstlichen Nährmedien kultiviert. „Dafür mussten wir viel ausprobieren und hatten mit einem Nährboden, der Milch und Eigelb enthält, schließlich Erfolg“, verrät Jürgen Gross. Auch für Verwandte des Sommerapfelblattsaugers wie etwa den Birnenblattsauger oder den Pflaumenblattsauger, die ebenfalls bakterielle Krankheiten auf Obstbäume übertragen, möchte er nun ähnliche Verfahren entwickeln.

Mit Viren gegen Maden

Während Jürgen Gross mit Hilfe von Lockstoffen und Pilzen Pflanzen vor Krankheiten schützt, nutzt sein Kollege Professor Johannes Jehle vom JKI in Darmstadt dafür Viren. Der Leiter des Instituts für Biologischen Pflanzenschutz arbeitet mit der gut erforschten Gruppe der Baculoviren, die ausschließlich Insekten infizieren. Seit Jahrzehnten nutzt man beispielsweise das Apfelwicklergranulovirus weltweit sehr erfolgreich im Obstanbau, um den Apfelwickler zu bekämpfen. Die frisch geschlüpften Maden des Insekts fressen sich nach und nach bis zum Kerngehäuse der Frucht durch und sorgen so für große Ernteausfälle. Das Granulovirus wird kurz nach dem Schlupf in den Plantagen versprüht, infiziert die jungen Larven und tötet sie innerhalb weniger Tage. Auch hier gilt: Das Virus wirkt hochspezifisch und ist nur für den Apfelwickler tödlich.

Die Geschichte des Apfelwicklergranulovirus ist eine Erfolgsgeschichte des biologischen Pflanzenschutzes. Allerdings gibt es seit Mitte der 2000er Jahre ein Phänomen, das Sorge bereitet: Auf einigen Plantagen wirkt das Virus nicht mehr gegen die Insekten. Einige Apfelwicklerpopulationen haben Resistenzen gebildet. Vor allem für Ökobetriebe ist das verheerend, denn gegen die gefräßigen Maden gibt es kaum alternative Maßnahmen.

„Den genauen Mechanismus der Resistenzbildung kennen wir noch nicht“, erklärt Johannes Jehle. Schon kurz nach dem Auftreten der ersten Resistenzen untersuchte er mit seinem Team die betroffenen Plantagen und Populationen. „Es gibt mehrere Virusstämme des Apfelwicklergranulovirus, und wir entdeckten, dass einige dieser Stämme immer noch wirksam sind“, sagt er. Mit diesen Erkenntnissen konnten neue Präparate für den biologischen Pflanzenschutz entwickelt werden, die auch gegen die resistenten Populationen des Apfelwicklers eingesetzt werden können. Damit ist die Gefahr zumindest vorerst gebannt. Dennoch behält Johannes Jehle das Thema aufmerksam im Blick. „Letztlich ist es ein Wettlauf gegen die Zeit“, erklärt der Biologe. Der Fall zeige, dass sich Organismen evolutionär anpassen und es immer wieder zu Resistenzbildungen kommt. Auf molekularer Ebene müsse nun untersucht werden, welche Gene und Mechanismen daran beteiligt sind und wie sie vererbt werden. In den Institutslaboren züchtet Johannes Jehle dafür sowohl Apfelwickler als auch Viren und testet, welche Virenstämme gegen verschiedene Apfelwicklerpopulationen einsetzbar sind. Heute können die Forscherinnen und Forscher schon anhand des Virusgenoms erkennen, ob der jeweilige Stamm Resistenzen des Apfelwicklers überwinden kann.

Unter Netzen in Deckung

Pflanzenschutz ohne Einsatz von Pflanzenschutzmitteln ermöglichen auch mechanische Barrieren wie Folien oder Netze. Letztere werden beispielsweise gegen die invasive Kirschessigfliege eingesetzt, die vor etwa zehn Jahren von Südostasien nach Europa eingeschleppt wurde und massive Schäden im Obst- und Weinbau verursacht. Das JKI prüft aktuell in einem Projekt den optimalen Einsatz von besonders engmaschigen Netzen, durch die die kleinen Fliegen nicht hindurchschlüpfen können. Ob Viren, Pilze, Netze, Duft- oder Lockstoffe – das Repertoire des Pflanzenschutzes ohne Insektizide wächst stetig. „Diese Formen des Pflanzenschutzes machen zwar etwas mehr Arbeit“, resümiert Jürgen Gross, „aber der Gewinn ist eine höhere Artenvielfalt in den Anlagen.“ Denn durch weniger chemische Mittel haben zum Beispiel Vögel und Insekten wieder bessere Lebensbedingungen.

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